催化燃烧基本原理和案例

催化燃烧技术作为一种净化技术，越来越受到环保行业的重视，使得催化燃烧设备的使用越来越普及，带动了催化燃烧技术的核心部件催化剂的发展。

1. 催化燃烧基本原理

催化燃烧的本质就是燃烧，从化学角度来说燃烧反应就是氧化反应，燃烧反应发生的化学反应与氧化反应是一样，VOCs经过燃烧(或催化燃烧)生成二氧化碳和水，燃烧过程放出的热量和氧化反应是一样的。基本反应如下：

VOCs + O2 == CO2+ H2O + Q

催化剂的定义：

催化剂是一种加快化学反应速率,本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。催化剂不改变化学反应的热力学，只改变化学反应的动力学，其本质就是降低化学反应的活化能，加快化学反应的发生。在VOCs氧化反应中就是降低反应温度。这也是热力燃烧(TO、RTO)需要800 oC甚至高的温度，而催化燃烧通常只要350 oC左右的道理。

2. 催化剂催化燃烧

催化剂性能通俗的说就是降低反应温度的幅度，在实际工业使用中，催化剂性能体现在使用温度，使用寿命、和抗中毒性能。由于这些问题在早期的文章中已有介绍，这里就不展开了。

但是，这里需要说明的是，催化剂是产品，一个催化剂需要大量的投入的。比如一个实验室性能非常好的催化剂，很有可能无法产业化。讲一个非常简单的例子，搞催化的都知道，上世纪八十年代日本的Haruta教授发现的负载金催化剂对一氧化碳(CO)氧化活性，实验室可以在冰点(0 oC)将CO氧化成二氧化碳(CO2)。然而，早些年，燃气热水器市场中有一款CO的燃气热水器，烟道气排出口处装了一块催化剂模块，烟道气温度大约在120 oC左右，“测试初期一氧化碳浓度为0，持续了大概10分钟浓度到达6ppm，浓度达到顶点的时候达到26ppm。”说明催化剂的活性下降很快。这就是实验室催化剂和现实应用中的差距。

有人说VOCs反应就是燃烧反应，只要用上催化剂就可以了，事实上由于VOCs的化学成分不一样，要求催化剂性能会有天壤之别。比如丙烷催化燃烧，普通的贵金属催化剂在实验室条件下400 oC很难催化，而丙烯200 oC就能了。当然，催化燃烧也不是万neng的，在实际应用中需针对适合催化燃烧场合。

3. 催化燃烧设备

催化燃烧设备的性能是发挥催化剂性能的关键，催化燃烧设备看起来简单，但是里面也涉及很多问题，比如气流分布、温度分布、热量回用。为重要的是如何与业主的工况相匹配。

催化燃烧设备工艺流程，催化燃烧风量4500m3/h，催化剂装量300L，分别为贵金属催化剂150L，稀土过渡金属催化剂150L。不但催化燃烧设备做到无能耗运行(除了风机)，而且把热交换器出口的200oC高温气体利用起来，回送到到印刷机，做到印刷机也不需要供热。这个设备相当于一台加热炉，把VOCs废气处理的同时产生热量，降低了业主的能量消耗。